1.4 Лабораторна робота №4

ДОСЛІДЖЕННЯ ФУНКЦІОНУВАННЯ МІКРОПРОЦЕСОРІВ

ВМ86 ТАВМ88

1.4.1 Мікропроцесор К1810ВМ86

Шістнадцятирозрядний однокристальний МП К1810ВМ86 виконує близько 2 млн. операцій за секунду. Синхронізується тактовою частотою

5 МГЦ. Має 20-ти розрядну шину адреси, що дозволяє забезпечити пряму адресацію 1 Мбайт зовнішньої пам'яті. Область адресного простору пам'яті розбита на сегменти ємністю до 64 Кб. Така організація пам'яті забезпечує зручний механізм обчислення фізичних адрес. ША й ШД мультиплексовані. При організації обчислювальних систем їх потрібно розділяти.

Структура мікропроцесора приведена на рис.4.

Схема МП ВМ86 містить дві відносно незалежні частини: операційний пристрій, що реалізує задані командою операції, і пристрій шинного інтерфейсу, що здійснює вибірку команд із пам'яті а також звертання до пам'яті або зовнішніх пристроїв для зчитування операндів і запису результатів. Обидва пристрої можуть працювати паралельно, що забезпечує сполучення в часі процесів вибірки й виконання команд. Це підвищує швидкодію МП, тому що операційний пристрій виконує команди, коди яких уже перебувають у МП і тому такти вибірки команди не включаються в її цикл.

Довжина черги становить 6 байт, що відповідає максимально довгому формату команд.

МП має багаторівневу систему переривань: 256 векторів.

В циклах шини у першому такті обміну на шині встановлюється адреса пам'яті або адреса зовнішнього пристрою, супроводжується ця інформація сигналом ALE. У другому такті здійснюються перевірки й перемикання елементів, а в третьому-четвертому відбувається пересилання, що супроводжується сигналом DEN. ALE та , які керують відповідними регістрами.

Сегментні регістри ES, SS, CS, DS беруть участь у формуванні фізичної адреси. Регістри АХ, ВХ, СХ, DX використовують насамперед для зберігання даних, а регістри SP, BP, SІ, DІ зберігають головним чином адресну інформацію. Особливістю регістрів АХ, ВХ, СХ, DX є те, що вони допускають роздільне використання їхніх молодших байтів AL, BL, CL, DL і старших байтів АН, ВН, СН, DH. Тим самим забезпечується можливість обробки як слів, так і байтів і створюються необхідні умови для програмної сумісності ВМ86 і ВМ80.

Рисунок 4. Структура мікропроцесора ВМ 86

1.4.2 Мікропроцесор К1810 ВМ88.

Архітектура МП ВМ88 тотожна архітектурі ВМ86. Відмінності в їхній організації спостерігаються тільки на структурному рівні. Зовнішній обмін даними виконується по 8 бітній шині. Шістнадцатирозрядні операнди зчитуються або записуються за допомогою двох послідовних циклів звертання до магістралі. Тому продуктивність ВМ88 трохи нижче, ніж у ВМ86, а в іншому, з погляду програміста, обидва процесори не відрізняються.

У процесорі ВМ88 довжина черги зменшена до 4 байт, тоді як у ВМ86 вона становить 6 байт. Блоки обробки обох процесорів ідентичні і працюють із однаковими швидкостями. Тому швидкість роботи ЦП на базі ВМ88 обмежується продуктивністю його блоку сполучення. Підтримка завжди заповненої черги команд змушує ЦП працювати з максимальною для нього швидкістю.

Мікропроцесор ВМ88, подібно ВМ86, може працювати як у мінімальному, так і в максимальному режимі. Завдання режиму виконується за допомогою входу MN/. Внесені в структуру ВМ88 зміни вплинули й на його інтерфейс, що трохи відрізняється від інтерфейсу ВМ86.

По-перше, двоспрямовані лінії AD15 - AD8 замінені на односпрямовану шину А15 - А8, що служить тільки для видачі адресної інформації. Сигнали А15 - А8 запам'ятовуються в мікросхемі і видаються на однойменні лінії в продовж усього машинного циклу роботи із шиною .

По-друге, відсутня необхідність у сигналі . У максимальному режимі лінія, що звільнилася, не використається. На ній завжди підтримується напруга високого рівня.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Призначення мікросхеми ВМ86.

2. Призначення виводів NMІ, ІNT, RESET, MN/MX, HLDA, HLD, AD0-AD19.

3. Призначення виводів RD, WR, M/ІO, DT/R, DEN, ALE, ІNTA.

4. Призначення виводів RQ/GT, ST0-ST2, S3-S4, QS0-QS1, BHE.

5. Сегмент пам'яті і його максимальний розмір.

6. З якої адреси пам'яті може починатися сегмент.

7. Призначення регістрів CS, DS, SS, ES.

8. Призначення регістрів SP, BP, SІ, DІ.

9. Відмінності логічної та фізичної адреси, написати їхні приклади й пояснити формування фізичної адреси з логічної.

10. Для чого до складу ВМ86 була введена черга (конвеєр) команд.

11. Які внутрішні й зовнішні переривання може обробити ВМ86.

12. Що таке вектор переривання та з чого складається.

13. Таблиця векторів переривань і де вона розташована.

14. Описати цикл шини.

15. Відмінності мінімального й максимального режимів роботи ВМ86.

16. Напруги живлення ВМ86, споживана потужність.

17. Розрядність шини адреси й шини даних мікропроцесора ВМ86.

18. Максимальний обсяг адресного простору з яким може працювати мікропроцесор ВМ86.

19. Яке число зовнішніх пристроїв може адресувати ВМ86.